ЭкстрагентАналитическая химия благородных металлов
Экстрагент ДОСКаталогМетодикиИсследованияСтатьиИсторияПартнёрамНормативные методикиАффинажным лабораториямПереход на ДОСПромышленностьДокументацияО компанииКонтактыEnglishПолучить образец 30 мл

Экстракция палладия из хлоридных растворов

Палладий — второй после золота металл, который диоктилсульфид извлекает из хлоридных растворов. Эта способность используется и в аналитике, и в промышленном аффинаже: сульфидная экстракция отделяет палладий от платины, родия, иридия и неблагородных металлов с очень высокой селективностью. Расплачиваться за селективность приходится временем — палладий извлекается медленно.

Ниже — принципиальная схема для аффинажа и переработки вторичного сырья (катализаторы, электронный лом). Конкретные концентрации, соотношения фаз и время контакта подбираются на растворе предприятия в лабораторных испытаниях.

Химия процесса

В солянокислом растворе палладий(II) находится в виде плоскоквадратного комплекса PdCl42−. Сульфидная сера — «мягкий» донор электронов, палладий — «мягкий» акцептор, поэтому молекулы ДОС последовательно замещают хлорид-ионы. В органическую фазу переходит нейтральный комплекс PdCl2(R2S)2.

Платина(IV) в растворе существует как PtCl62−. Этот комплекс кинетически инертен, и сульфид его практически не извлекает. Родий и иридий также остаются в водной фазе. На этом различии и построено разделение палладия и платины.

Особенность: медленная кинетика

Замещение лигандов в комплексе палладия протекает медленно: если золото переходит в органическую фазу за минуты, то палладию нужно значительно больше времени. В патенте Inco на промышленную схему с ди-н-октилсульфидом экстракцию палладия вели периодически, в реакторе с мешалкой, до равновесия — в примере около трёх часов. Это главное, что нужно учесть при проектировании узла: аппараты с большим временем пребывания фаз или периодический режим. Подробнее — в материале «Диоктилсульфид в промышленном аффинаже палладия».

Принципиальная схема

  1. Растворение сырья. Материал (концентрат, катализатор, лом) растворяют в соляной кислоте с окислителем (хлор, царская водка). Азотную кислоту затем удаляют: окислители мешают экстракции и разрушают сульфид.
  2. Отделение золота. Золото экстрагируется сульфидом быстрее и полнее палладия, поэтому его извлекают первым — коротким контактом или отдельным экстрагентом (например, дибутилкарбитолом, как в схеме Inco).
  3. Экстракция палладия. Водную фазу перемешивают с раствором ДОС в алифатическом разбавителе до установления равновесия. Полноту извлечения контролируют по остаточному палладию в водной фазе (ИСП-АЭС, ААС).
  4. Промывка экстракта разбавленной соляной кислотой — для удаления механически захваченных примесей.
  5. Реэкстракция. Палладий возвращают в водную фазу раствором, который образует с ним более прочный комплекс, чем сульфид: в литературе описаны водные растворы аммиака и тиомочевины.
  6. Выделение металла. Из аммиачного раствора палладий традиционно осаждают в виде дихлородиамминпалладия подкислением соляной кислотой, затем прокаливают и восстанавливают до металла.
  7. Возврат органической фазы в цикл с контролем её состояния.

Расчётные соотношения

Эффективность экстракции описывают коэффициентом распределения D = [Pd]орг / [Pd]водн. Степень извлечения за одну ступень при соотношении объёмов органической и водной фаз O/A:

E = D·(O/A) / (1 + D·(O/A))

Например, при D = 100 и O/A = 1 одна ступень извлекает около 99 % палладия. Фактор разделения палладия и платины S = DPd/DPt для сульфидных экстрагентов очень велик, потому что DPt близок к нулю. Реальные значения D зависят от концентрации кислоты и экстрагента и определяются экспериментально.

В первой версии материала приводились конкретные значения D (50–200) и фактора разделения (>1000), а также готовые рецептуры растворов без ссылок на источники. Мы оставили только формулы и качественные закономерности, подтверждаемые литературой.

Типичные затруднения

ПроблемаВозможная причинаЧто делать
Неполное извлечение палладияНе достигнуто равновесие; остатки окислителейУвеличить время контакта; удалить HNO3 и свободный хлор
Платина в экстрактеВосстановление Pt(IV) до более лабильной Pt(II)Поддерживать окислительный потенциал раствора
ЭмульсииВзвеси, поверхностно-активные примеси сырьяФильтрование исходного раствора, отстаивание, центрифугирование
Неполная реэкстракцияНедостаточная концентрация реэкстрагентаПодобрать концентрацию и число ступеней

Безопасность

Растворение в царской водке и работа с хлором — только в вытяжном шкафу или в закрытых аппаратах. Алифатические разбавители горючи. Растворы тиомочевины требуют осторожного обращения. Органические и кислые отходы собирают раздельно.

Литература

  1. Lea R. K., Edwards J. D., Colton D. F. (Inco Limited). Process for the extraction of precious metals from solutions thereof. US 4390366, 1983. текст патента
  2. Pianowska K. et al. Solvent extraction as a method of recovery and separation of platinum group metals // Materials. 2023. обзор
  3. Сафиулина А. М. и др. Извлечение, очистка и концентрирование палладия из новых сырьевых источников на основе отработавшего ядерного топлива // Аналитика. 2021. Т. 11, № 6 — обзор, в т. ч. работ В. Г. Торгова по экстракции золота и палладия нефтяными сульфидами. PDF

Читайте также